第1节　动能的改变

第页第2章能的转化与守恒第1节动能的改变【二维选题表】物理观念科学思维科学探究科学态度与责任对动能的理解1(易),2(易)对动能定理的理解4(易)动能定理的应用3(易),5(易),6(中),7(中),8(中),9(中),10(中),11(中),13(中),14(中),15(难)6(中),15(难)实验:探究动能定理12(中)基础训练1.(2019·福建四地六校联考)下列说法中正确的是(C)A.物体的动能不变,其速度一定不变B.物体的动能不变,所受合外力必定为零C.物体所受的合外力为零,其动能一定不变化D.物体速度变化,其动能一定变化解析:速度是矢量,既有大小也有方向,速度的变化可能是大小变化,也可能是方向变化,也可能是大小和方向都变化.若动能变化,速度的大小一定变化,速度的方向是否变化不能确定.故C正确.2.(多选)关于动能,下列说法中正确的是(ABD)A.公式Ek=12mv2B.动能的大小由物体的质量和速率决定,与物体运动的方向无关C.物体以相同的速率向东和向西运动,动能的大小相等但方向不同D.物体以相同的速率做匀速直线运动和曲线运动,其动能相同解析:Ek=12mv23.(2019·浙江杭州检测)一个人站在高出地面h处,抛出一个质量为m的物体,物体落地时速率为v,空气阻力可以忽略不计,则人对物体所做的功为(C)A.mgh B.12mvC.12mv2D.12mv2解析:设人对物体所做的功为W,根据动能定理得W+mgh=12mv2,得W=12mv4.(多选)关于运动物体所受的合力、合力的功、运动物体动能的变化,下列说法中正确的是(BD)A.运动物体所受的合力不为零,合力一定做功,物体的动能一定变化B.运动物体所受的合力为零,则物体的动能一定不变C.运动物体的动能保持不变,则该物体所受合力一定为零D.运动物体所受合力不为零,则该物体一定做变速运动解析:合力不为零,合力不一定做功,选项A错误;合力为零,则合力不做功,动能不变,选项B正确;动能不变,合力不一定为零,但合力一定不做功,选项C错误;合力不为零时,物体一定有加速度,即做变速运动,选项D正确.5.(多选)物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示.下列表述正确的是(AD)A.在0～1s内,合外力做正功B.在0～2s内,合外力总是做负功C.在1～2s内,合外力不做功D.在0～3s内,合外力做功为零解析:在0～1s内,物体的速度增大,动能增加,根据动能定理W合=ΔEk,合外力做正功.故A正确.B错误.在1～2s内,动能减小,合外力做负功.故C错误.在0～3s内,动能变化为零,合外力做功为零.故D正确.6.(2019·福建四地六校联考)如图所示,质量为m的小球用长为L的细线悬挂静止在竖直位置,现用水平力F将小球缓慢地拉到细线与竖直方向成θ角的位置,重力加速度为g,则在此过程中拉力F做的功是(D)A.FLsinθ B.FLcosθC.mgL(1-sinθ) D.mgL(1-cosθ)解析:因F为变力,故不能直接通过功的公式求解,根据动能定理可知,力F做的功等于物体克服重力做的功,故选项D正确.7.在光滑的水平面上有一物体,在将它的速度由零增大到v的过程中,外力对它所做的功为W1;紧接着将该物体的速度由v增大到2v的过程中,外力对它所做的功为W2,则W1与W2之比为(C)A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4解析:由动能定理得,W1=12mv2-0=12mvW2=12m(2v)2-12mv2=32所以W1∶W2=1∶3,选项C正确.8.(2019·福建四地六校联考)一学生用力踢质量为1kg的足球,使球从静止开始以10m/s的速度水平飞出,设人踢球时对球的平均作用力为100N,球在水平方向上运动了10m,则该学生对球做的功为(B)A.0 B.50JC.1000J D.条件不足,无法确定解析:对于该学生踢球的过程,根据动能定理得该学生对足球所做的功为W=12mv2=12×1×109.一辆汽车在平直公路上以速度v0开始加速行驶,经时间t后,前进了距离s,此时恰好达到其最大速度vm,设此过程中发动机始终以额定功率P工作,汽车所受阻力为f,则在这段时间里,发动机所做的功为(C)A.fs B.Pt-fsC.12mvm2-1D.fvm+解析:发动机牵引力是变力,其做功为W=Pt,又由动能定理得W-fs=12mvm2-1则W=12mvm2-110.A,B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度图象如图所示.那么,A,B两物体所受摩擦阻力之比fA∶fB与A,B两物体克服摩擦阻力做的功之比WA∶WB分别为(A)A.4∶1,2∶1 B.2∶1,4∶1C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶4解析:由v-t图象知,aA=2aB,因fA=mAaA,fB=mBaB,故fA∶fB=4∶1,由动能定理知,WA=-12mAv02,WB=-12即克服摩擦阻力做的功之比WA∶WB=2∶1,选项A正确.11.两个物体A,B的质量之比mA∶mB=2∶1,两者动能相同,它们和水平桌面的动摩擦因数相同,则两者在桌面上滑行到停止所经过的距离之比为(B)A.sA∶sB=2∶1 B.sA∶sB=1∶2C.sA∶sB=4∶1 D.sA∶sB=1∶4解析:由动能定理-fs=0-12mv2,得s=m又因为f=μmg,故sAsB=fBf素养提升12.(2019·福建闽清月考)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图(甲)所示的实验装置和实验器材.(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,实验中必须进行的操作是;

为了能够用沙桶和沙所受的重力代替拉力,必须满足的条件是.

(2)如图(乙)为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A,B两点对应的过程来探究恒力做功与动能改变的关系.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.若沙与沙桶的总质量为m1,小车的质量为m2.则此过程恒力做的功W=,动能的改变量ΔEk=(用题中或图中的物理量符号表示).

解析:(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,实验时应平衡小车受到的摩擦力,即改变木板的倾角,使重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力,要用沙桶和沙的重力代替拉力,须使得小车的质量远大于沙桶和沙的质量.(2)W=m1gs.打A,B两点时小车对应的瞬时速度分别为vA=s12T,vB=s22T,ΔEk=12m2vB2-12m2vA2=12m2答案:(1)平衡摩擦力小车的质量远大于沙桶和沙的质量(2)m1gs12m2(s22T)2-12m13.质量m=1kg的物体,在水平拉力F的作用下(拉力F大小恒定,方向与物体初速度方向相同),沿粗糙水平面运动,经过一段位移后拉力F停止作用,物体最终停下.运动过程中物体的动能—位移图象如图所示.(g取10m/s2)求:(1)物体的初速度大小;(2)物体和平面间的动摩擦因数;(3)拉力F的大小.解析:(1)从图象可知初动能为2J,Ek0=12mv2则v=2m/s.(2)设摩擦力为f,由Ek-s图象知4～8m的过程中摩擦力做负功,则-fs2=0-10J.因f=μmg,解得μ=0.25.(3)在0～4m的过程中,根据动能定理有(F-f)·s1=ΔEk,代入数据得F=4.5N.答案:(1)2m/s(2)0.25(3)4.5N14.某人将一个质量m=0.1kg的小球从离水平地面高h=20m处以大小v0=10m/s的速度抛出,小球落地时的速度大小v=20m/s,(取重力加速度g=10m/s2)试求:(1)抛出小球的过程中人对小球做的功;(2)在小球运动的过程中空气阻力对小球做的功.解析:(1)在抛出过程中,设人对小球做的功为W,由动能定理得W=12mv(2)小球在空中运动过程中,由动能定理mgh+Wf=12mv2-12则Wf=12mv2-12m答案:(1)5J(2)-5J15.如图所示,摩托车做特技表演时,以v0=10m/s的初速度从高台底部冲向高台顶端,然后从高台顶端水平飞出.摩托车在冲向高台顶端的过程中始终以P=4kW的额定功率行驶,所经历的时间t=3s.人和车的总质量m=1.8×102kg,台高h=5m,摩托车冲到高台顶端时的速度为v=11m/s.取重力加速度g=10m/s2.求:(重力做功W(1)摩托车在冲